[發(fā)明專(zhuān)利]微扭轉(zhuǎn)測(cè)試平臺(tái)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310133808.2
• 申請(qǐng)日: 2013-04-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103217342A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董景石;王良亮;孫盡舉;劉祖飛;朱明民;梅欽;劉慶財(cái)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/22
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/22
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 齊安全;胡景陽(yáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種材料力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，更確切地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種微扭轉(zhuǎn)測(cè)試平臺(tái)。

背景技術(shù)

材料力學(xué)試驗(yàn)是測(cè)試材料性能的重要手段，其中扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)是材料力學(xué)試驗(yàn)的重要內(nèi)容之一。目前對(duì)材料進(jìn)行扭轉(zhuǎn)力學(xué)性能測(cè)試，一般采用材料扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行。根據(jù)匹配的扭矩傳感器不同，這類(lèi)試驗(yàn)機(jī)扭矩量程從1N·m至1000N·m不等，僅可滿(mǎn)足工程界對(duì)大載荷工況下試樣扭轉(zhuǎn)測(cè)試的需求。隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)水平的不斷發(fā)展，對(duì)材料的力學(xué)性能測(cè)試精度有更高的要求，目前常用的扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)多數(shù)在大載荷工況下測(cè)量材料力學(xué)性能，因此無(wú)法精確測(cè)試得到微扭矩/變形服役條件下的機(jī)械結(jié)構(gòu)或微小尺寸結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)性能。

另外，現(xiàn)有扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)主要實(shí)驗(yàn)對(duì)象為金屬材料，面向非金屬、生物醫(yī)用材料微扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)還不多見(jiàn)。而隨著生物力學(xué)的發(fā)展，對(duì)生物力學(xué)測(cè)試精度要求越來(lái)越高，如：骨骼材料力學(xué)性能測(cè)試。現(xiàn)有扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的量程往往超出骨骼測(cè)量的范圍，并且無(wú)法對(duì)微扭矩/變形進(jìn)行高精度動(dòng)態(tài)檢測(cè)。

因此研發(fā)微扭轉(zhuǎn)測(cè)試平臺(tái)，以開(kāi)展微扭矩/變形服役條件下的機(jī)械結(jié)構(gòu)或微小尺寸結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)力學(xué)性能試驗(yàn)研究，對(duì)機(jī)械、生物工程相關(guān)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，器械性能與壽命的提高以及新型材料的應(yīng)用等具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)在微扭矩/變形服役條件下的扭轉(zhuǎn)力學(xué)性能試驗(yàn)測(cè)試精度低、試驗(yàn)對(duì)象范圍小的問(wèn)題，提供了一種用于微扭矩/變形服役條件下的機(jī)械結(jié)構(gòu)或微小尺寸結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)性能測(cè)試試驗(yàn)的以及一定扭轉(zhuǎn)條件下的扭轉(zhuǎn)疲勞試驗(yàn)的微扭轉(zhuǎn)測(cè)試平臺(tái)，該測(cè)試平臺(tái)可適用于生物醫(yī)用材料、硬脆性材料等。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括精密調(diào)整單元、精密電控旋轉(zhuǎn)臺(tái)、扭矩/角位移信號(hào)檢測(cè)單元與夾持單元；

所述的精密調(diào)整單元包括底座、活動(dòng)橫梁與XY二維精密位移臺(tái)。XY二維精密位移臺(tái)裝配在底座的上工作面上。

精密電控旋轉(zhuǎn)臺(tái)采用螺栓固定安裝在XY二維精密位移臺(tái)的臺(tái)面上。

所述的扭矩/角位移信號(hào)檢測(cè)單元包括微小扭矩傳感器和高精度圓光柵。微小扭矩傳感器安裝在活動(dòng)橫梁的底面上，高精度圓光柵通過(guò)其法蘭面上的定位孔安裝在精密電控旋轉(zhuǎn)臺(tái)承載臺(tái)上。

所述的夾持單元包括定夾持器和動(dòng)夾持器。定夾持器安裝在微小扭矩傳感器的底端面上，動(dòng)夾持器安裝在精密電控旋轉(zhuǎn)臺(tái)的臺(tái)面上。

技術(shù)方案中所述的精密調(diào)整單元還包括左立柱、調(diào)整螺桿、頂梁與右立柱。

左立柱和右立柱垂直地安裝于底座的兩端，左立柱與右立柱上端和頂梁的兩端通孔裝配后采用螺母固定連接。調(diào)整螺桿的上端與頂梁中心處的頂梁螺紋孔配合連接，調(diào)整螺桿的下端插入活動(dòng)橫梁的調(diào)整螺桿通孔內(nèi)，圓螺母與止動(dòng)墊片安裝在調(diào)整螺桿從活動(dòng)橫梁底面的伸出端上。活動(dòng)橫梁的兩端采用間隙配合套裝在左立柱與右立柱上。

技術(shù)方案中所述的活動(dòng)橫梁為平板類(lèi)結(jié)構(gòu)件，活動(dòng)橫梁中間部分設(shè)置為圓盤(pán)件，在圓盤(pán)件的中心處設(shè)置有安裝調(diào)整螺桿的調(diào)整螺桿通孔，在圓盤(pán)徑向的兩端設(shè)有結(jié)構(gòu)相同的矩形平板，兩矩形平板的外端設(shè)置有螺栓通孔，螺栓通孔的回轉(zhuǎn)軸線和調(diào)整螺桿通孔的回轉(zhuǎn)軸線垂直交叉，兩螺栓通孔的里側(cè)設(shè)置有安裝左立柱與右立柱的左立柱通孔與右立柱通孔，左立柱通孔與右立柱通孔的回轉(zhuǎn)軸線和調(diào)整螺桿通孔的回轉(zhuǎn)軸線平行，兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的矩形平板外側(cè)設(shè)置有彈性開(kāi)口，兩彈性開(kāi)口和左立柱通孔與右立柱通孔的回轉(zhuǎn)軸線共面并和左立柱通孔與右立柱通孔連通。

技術(shù)方案中所述的XY二維精密位移臺(tái)的型號(hào)為XY-R-90，XY二維精密位移臺(tái)在其和X方向與Y方向垂直的兩側(cè)面上設(shè)置有進(jìn)行X方向與Y方向手動(dòng)微調(diào)的微分頭。

技術(shù)方案中所述的精密電控旋轉(zhuǎn)臺(tái)包括步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)支架、彈性聯(lián)軸器、蝸輪蝸桿減速機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)臺(tái)。

所述的步進(jìn)電機(jī)安裝在電機(jī)支架的一端上，電機(jī)支架的另一端固定在旋轉(zhuǎn)臺(tái)側(cè)面上，步進(jìn)電機(jī)的輸出端通過(guò)彈性聯(lián)軸器與安置在旋轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)的蝸桿一端連接，蝸桿與安置在旋轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)的蝸輪相嚙合，蝸輪與旋轉(zhuǎn)臺(tái)固定連接，蝸輪與旋轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)軸線共線。

技術(shù)方案中所述的微小扭矩傳感器由四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的彈性梁、四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的電阻應(yīng)變片、上基板和下基板構(gòu)成。所述的四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的彈性梁的橫截面為矩形，上基板與下基板為圓盤(pán)類(lèi)結(jié)構(gòu)件，上基板與下基板的周向均勻設(shè)置有用于安裝定位的通孔，四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的彈性梁豎直地均勻布置在平行放置的上基板和下基板之間，四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的均勻布置的彈性梁上距下基板端1/3彈性梁長(zhǎng)度處貼有電阻應(yīng)變片，四個(gè)結(jié)構(gòu)相同的電阻應(yīng)變片連接成全橋電路。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是：